鉅大LARGE | 點擊量：458次 | 2023年09月11日
動力鋰離子電池起火原由詳解
1電動汽車起火案例分解
電動汽車起火案例分解聲明，起火原由大多是由于動力鋰離子電池熱失控所致。通過對某型電動汽車一年起火時間分解，發今朝溫度較高的5-八月，起火案例起數占總數的52%以上，環境溫度過高是動力鋰離子電池起火的因素之一；從該電動汽車起火案例中車輛運行狀態統計還發現，充電過程中起火占比為68%，行駛過程起火占比為20%，靜止和其他情況下起火占比為12%。
2動力鋰離子電池熱失控發活力制
電動汽車使用過程是動力鋰離子電池的充放電循環過程，會發生復雜的化學反應。由于負極表面SEI膜的熱穩定特性，當溫度達到120～140℃時會發生熱分析。SEI膜分析會使負極裸露，筆直與電解液接觸，發生劇烈的還原反應，并放出大量可燃性氣體，同時釋放出大量的熱。
當SEI膜分析釋放的熱使電芯溫度達到180～200℃時候，正極開始發生分析。正極分析過程中釋放原子態氧，原子態氧的活性很高，會筆直導致電解液劇烈氧化分析，短時間內電芯積聚大量的熱。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
當溫度過高或充電電壓過高時，發生潛在的放熱副反應，熱量集中時，電芯溫度和壓力急劇上升，導致熱失控發生，其中正極熱分析量最大。不同正極材料的電芯熱穩定性不同，三元材料的電芯熱分析相對較低，磷酸鐵鋰在200～400℃時基本不分析，隨著鎳含量的新增，高鎳三元正極熱分析溫度越來越低，放熱量越來越大，溫度在120℃左右就開始發生熱分析。
當動力鋰離子電池散熱性能不達標，化學反應釋放的熱量使溫度升高，促使化學反應速率呈指數級增大，系統進入自加溫狀態，發生熱失控。另外，電芯都裝配有泄壓閥，動力鋰離子電池也會配備防爆閥，當電池壓力達到6～8Pa時會泄壓。在泄壓過程中，電解液的閃點很低，電解液蒸氣在噴出時，與防爆閥的摩擦足以導致動力鋰離子電池燃燒。由此可見，動力鋰離子電池起火的特點是不會發生劇烈爆炸，但具有燃燒迅速的特點。
3動力鋰離子電池起火過程
為驗證電動汽車動力鋰離子電池的起火過程，筆者與研究人員進行了某型號動力鋰離子電池的熱失控過程驗證實驗。實驗設備包括電池組監控上位機、加熱片、萬用表等。動力鋰離子電池參數，見表2所示。實驗內容包括：電池模組和電池組的單顆電芯熱失控發生的條件；熱失控后擴散的進程和范圍；電池組進水后的放電情況及放電過程中出現的異常情況。實驗過程的數據與現象，見表3所示。
使用加熱片對動力鋰離子電池中的單顆電芯進行1.7h加熱。加熱1h時,溫度到達125℃，后續溫度一直保持不變，其間電芯有炸裂聲，但聲音不分明。實驗結束后，該電芯防爆閥開啟，沒有發生爆炸和引起周邊電芯熱失控，電池組完好，如圖2所示。實驗結果聲明，單電芯熱失控不一定會引起整包熱失控。
使用加熱片對動力鋰離子電池模組中間處的電芯進行加熱，見表4所示。在加熱5min后，開始出現異常現象，此時溫度為185.6℃，在9min后停止加熱，由于反應不斷進行，模組溫度達到512.3℃時出現明火，火勢迅速蔓延至整個模組，如圖3所示。
使用加熱片對動力鋰離子電池中的模組進行加熱，電芯在受熱到210℃時發生劇烈反應（此過程4min左右），出現泄氣或炸裂現象，同時1min內周邊電芯開始發生連鎖反應，發生間斷炸裂。12min后，電池組內壓強新增，電池出現鼓包現象。電池組泄壓導致電池組內劇烈反應出現明火，歷時20min左右，說明動力鋰離子電池起火具有火勢猛厲、蔓延迅速的特點。
